22.11.11

1

Odwadnianie  obiektów  i  wykopów  

budowlanych  

 

dr  inż.  Patryk  Wójtowicz  

Obiekty  drenaży  poziomych  i  pionowych  

•  Na  sieciach  drenaży  poziomych  i  pionowych  

wyróżniamy  następujące  elementy:  

–  dreny  rurkowe  
–  studnie  drenażowe  
–  studzienki  rewizyjne  
–  studzienki  połączeniowe  
–  studzienki  kaskadowe  
–  przepusty  drogowe  
–  wyloty  do  odbiorników  
–  pompownie  

22.11.11

2

Studzienki  drenarskie  

•  Płytkie  drenaże  na  terenach  niezabudowanych  

nie  wymagają  budowy  studzienek  kontrolnych  

•  Studzienki  umieszcza  się  w  punktach:  

–  zmian  przebiegu  trasy    
–  zmian  średnicy  drenu  
–  zmian  spadku  dna  
–  kaskady  
–  połączeń  kilku  drenów  

Zalecane  spadki  minimalne  i  maksymalne  

drenów  (z  obsypką  filtracyjną)  

Średnica drenu

D

Spadek minimalny

i

min

0.050 m

6.0 ‰

0.075 m

3.0 ‰

0.100 m

2.5 ‰

0.150 m

2.0 ‰

.

.

.

.

.

.

0.500 m

1.0 ‰

Średnica drenu

D

Spadek

maksymalny

i

max

0.050 m

60 ‰

0.075 m

47 ‰

0.100 m

29 ‰

0.150 m

15 ‰

0.200 m

9 ‰

0.250 m

7 ‰

0.300 m

5 ‰

Spadki maksymalne dla:
v = 1.0 m/s
h/d = 1

v

min

= 0.15 m/s (grunty zwięzłe)

v

min

= 0.35 m/s (grunty pylaste)

v

min

= 0.24 m/s (dreny z obsypką)

v

max

= 1.0 m/s (dreny z obsypką)

22.11.11

3

Studzienka  rewizyjna  H  >  3.0  m  

komora robocza D =
0.80 ÷ 1.2 m, H > 1.80
m

szyb włazowy D = 0.80
m

nakrywa z włazem
żeliwnym lub
żelbetowym

osadnik (piaskownik) h
= 0.30 ÷ 0.50 m

odsunięcie rur od 3 do
5 cm

Studzienka  rewizyjna  (kontrolna)  H  <  3.0  m  

Rozstaw  studzienek  rewizyjnych:  

D  <  0.30  m  –  od  25  do  50  m  

D  ≥  0.30  m  –  od  50  do  75  m  

D  >  1.0  m  –  do  100  m  

właz lekki

właz ciężki

piaskownik

Studzienki  rewizyjne  umożliwiają  

kontrolę  działania  drenażu  oraz  

czyszczenie  przewodów  drenarskich  

22.11.11

4

Studzienka  połączeniowa  

Studzienki  na  terenach  niezabudowanych  

studzienka nadziemna

studzienka kryta

pokrywa żelbetowa

22.11.11

5

Studzienka  kaskadowa  

Studzienki  kaskadowe  służą  do  

miejscowego  pokonywania  różnic  

wysokości  i  unikania  nadmiernych  

spadków  

W  terenie  niezabudowanych  dla  płytko  

położonych  drenów  stosuje  się  

studzienki  kaskadowe  kryte  

Szybiki  studzienek  mają  wymiary  od  

0.20  do  1.0  m  

studzienka kaskadowa
kryta

Studzienka  kaskadowa  dla  głębokiego  drenażu  w  

terenie  zabudowanym  

22.11.11

6

Wyloty  drenaży  do  odbiornika  

•  Konstrukcja  ujścia  zależy  od  ilości  wód  

doprowadzanych  a  także  od  wielkości  i  charakteru  

odbiornika  

•  Wylot  musi  być  zabezpieczony  przed  erozją  i  

meandrowaniem,  zamulaniem  rumowiskiem  

wleczonym  przez  odbiornik  (np.  podczas  powodzi)  

•  Wylot  rowu  zabezpiecza  się  brukiem  lub  okładziną  

betonową  

•  Wylot  należy  zabezpieczyć  przed  przedostawaniem  

się  do  jego  wnętrza  zwierząt  

•  Wyloty  do  rzek  i  strumieni  należy  wyposażyć  w  

klapy  zwrotne  

Wyloty  drenaży  do  odbiornika  

•  Wyloty  rowów  do  

kanalizacji  deszczowej  

realizowane  są  w  

postaci  studzienek  

kanalizacyjnych  

•  Studzienki  wlotowe  

wyposażane  są  w  kratę  

o  średniej  gęstości  (20  

do  50  mm)  i  

piaskownik  

wylot rowu melioracyjnego do kanału krytego
kanalizacji deszczowej

22.11.11

7

Wyloty  drenaży  do  odbiornika  

NWW

bruk

NWW

wylot betonowy z wymienną siatką

klapa zwrotna na wylocie z
wymienną siatką

Wyloty  drenaży  do  odbiornika  

klapa zwrotna

narzut kamienny

(kamień łamany)

ścianka szczelna

NWW

Prefabrykowany wylot betonowy

22.11.11

8

Drenaż  okólny  (przyścienny)  piwnic  budynków  

darń korzeniami do góry

min. 30 cm

obsypka filtracyjna

dren

tłuczeń

ława fundamentowa

piwnica

Schemat  do  obliczania  minimalnej  odległości  

drenu  okólnego  od  budynku  

(

)

/ 2

,

a l b

H h ctg

m

ϕ

= +

+

−

! – kąt tarcia wewnętrznego gruntu

22.11.11

9

Rodzaje  perforacji  drenów  i  rur  filtrowych  

perforacja otworowa

(w szachownicę)

perforacja szczelinowa

pasowy prosty

pasowy w

szachownicę

w szachownicę

Filtry  studzienne  

filtr siatkowy

1 – siatka tkana

2 – siatka pleciona

filtr prętowy

króciec z
gwintem

pierścień

pręty

filtr żwirowy

22.11.11

10

Obudowa  prefabrykowana  z  kręgów  

betonowych  z  pompą  głębinową  

1 – pokrywa włazu
2 – uszczelka gumowa
3 – żelbetowa płyta stropowa
4 – gładź cementowa
5 – kręgi betonowe o średnicy 1.2 do 1.5 m
6 – głowica studni
7 – rura nadfiltrowa
8 – rura tłoczna
9 – kabel elektryczny
10 – pokrywa głowicy
11 – wieszak
12 – drabinka

Obudowa  studni  zaopatrzonej  w  samozasysającą  

pompę  wirową  (wylewana  na  mokro)  

1 – szyb montażowy
2 – właz
3 – głowica
4 – przewód ssawny
5 – przewód tłoczny

6 – izolacja przeciwwilgociowa (lekka)
7 - izolacja przeciwwilgociowa (ciężka)
8 – osłona izolacji z muru ceglanego
9 – fundament pompy
10 - drabinka

22.11.11

11

Czyszczaki  

1 – na rurociągu tłocznym
2 – na rurociągu lewarowym

Układy  odbiorcze  wody  drenażowe  

•  W  zależności  od  wielkości  depresji,  

ukształtowania  terenu  i  konstrukcji  studzien  

stosowane  są  następujące  sposoby  ujmowania  i  

odprowadzania  wody:  

–  grawitacyjne  
–  lewarowe  
–  pompowy  (tłoczny)  
–  ssawny  

22.11.11

12

Układy  grawitacyjne  

•  W  układach  grawitacyjnych  woda  ze  studni  

wypływa  samowypływem  do  zbieracza  (kolektora)  

którym  odpływa  grawitacyjnie  (przepływ  ze  

swobodnym  zwierciadłem)  do  studni  zbiorczej  przy  

pompowni  

•  W  układach  grawitacyjnych  wydajność  studzien  

jest  niezależna  od  poziomu  wody  w  studni  

zbiorczej  –  zależy  głównie  od  głębokości  ułożenia  

kanału  poniżej  statycznego  zwierciadła  wody  

•  Układy  grawitacyjne  ze  względu  na  głębokość  

posadowienia  stosowane  są  głównie  odwadniania  

wyrobisk  kopalnianych  

Układy  grawitacyjne  

Drenaż pionowy z grawitacyjnym kanałem zbiorczym

Drenaż
grawitacyjny ze
studniami
spływowymi w
stropie kanału
zbiorczego
(odwodnienie
wyrobiska
kopalnianego

Drenaż
grawitacyjny ze
studniami
umieszczonymi
poniżej kanału
zbiorczego

1 – studnia
2 – studnia zbiorcza
(żąpie)
3 – kanał zbiorczy
(sztolnia)
4 – pompy
5 - filtr

22.11.11

13

Układy  lewarowe  

•  Układy  lewarowe  stosowane  są  najczęściej  do  

odwadniania  płytkich  utworów  czwartorzędowych  

w  których  depresje  nie  przekraczają  2  ÷  4  m  

•  Woda  ze  studzien  drenażowych  odpływa  do  studni  

zbiorczej  lewarem  na  skutek  różnicy  poziomów  

zwierciadła  wody  powstającej  w  studni  zbiorczej  

•  Układy  lewarowe  mogą  osiągać  długość  nawet  7  

km  

•  Wymagają  wysokiej  szczelności  układu  oraz  

systemu  odpowietrzania    

Projektowanie  układów  lewarowych  

•  Średnice  lewarów  dobiera  się  przy  założeniu  

prędkości  przepływu  od  0.60  do  0.70  m/s  

•  Zmniejszenie  przekroju  czynnego  przepływu  

przez  przepływające  powietrze  w  górnej  części  

lewara  uwzględnia  się  poprzez  przyjęcie  

wyższej  wartości  współczynnika  chropowatości  

ścian  przewodu  lewarowego  (k  =  1.5  mm)  

•  Ilość  gazów  usuwanych  przez  lewar  (wg  Prinza)  

wynosi  od  0.8  do  1  dm

3

/s  na  każde  1000  m

3

 

wody  (wysokość  podciśnienia  ok.  6  ÷  7  m)  

22.11.11

14

Schemat  układu  lewarowego  ze  sztucznym  

odpowietrzaniem  

1 – studnia
2 – lewar
3 – przewód próźniowy (podciśnieniowy)
4 – przewód ssawny pompy
5 – studnia zbiorcza

Schemat  odpowietrzania  lewara  ułozonego  z  

przeciwnymi  spadkami  

1 – studnia
2 – lewar
3 – przewód próźniowy (podciśnieniowy)
4 – przewód ssawny pompy
5 – studnia zbiorcza

22.11.11

15

Schemat  samoczynnego  odpowietrzania  lewara  

wg  systemu  Lindleya  

1 – studnia
2 – lewar
3 – rura spadowa
4 – przewód próżniowy do zalewania lewara
5 – przewód ssawny pompy
6 – studnia zbiorcza

Układy  ssawne  

•  Układy  ssawne  różnią  się  od  lewarowych  brakiem  

studni  zbiorczej  

•  Rurociąg  ssawny  podłączony  jest  do  pompy  

bezpośrednio  lub  poprzez  zbiornik  próżniowy  

•  Układ  ssawny  ograniczony  jest  zdolność  zasysania  

pomp  która  w  praktyce  wynosi  od  5  do  7  m  

•  Wysokość  zasysania  pomp  można  podnieść  

poprzez  zastosowanie  w  rurze  ssawnej  pompy  

odśrodkowej  pompę  strumieniową  (przystawka  

samozasysająca)  

22.11.11

16

Schemat  układu  ssawnego  ze  zbiornikiem  

próżniowo-­‐wodnym  

1 – studnia
2 – zbieracz ssawny
3 – zbiornik próżniowo-wodny
4 – przewód ssawny pompy
5 – przewód próżniowy

Układy  tłoczne  

•  W  układach  tłocznych  każda  studnia  

wyposażona  jest  we  własną  pompę  

•  Zależnie  od  głębokości  położenia  zwierciadła  

statycznego  i  dynamicznego  zwierciadła  wody  

stosuje  się  pompy  z  wałem  poziomym,  

pionowym  lub  pompy  głębinowe  

22.11.11

17

Układ  3  studni  z  pompami  głębinowymi  

Zasady  projektowania  pompowni  

melioracyjnych  

•  Pompownie  melioracyjne  można  podzielić  ze  

względu  na  przeznaczenie  na:  

–  pompownie  odwadniające  zawala  i  tereny  

depresyjne  

–  pompownie  podziemnych  wód  drenażowych  

22.11.11

18

Pompownie  odwadniające  zawala  i  tereny  

depresyjne  

•  Do  odwadniania  zawala  wymagana  jest  często  bardzo  

duża  wydajność  pomp  przy  niewielkim  wymaganym  

poziomie  podnoszenia  –  stosuje  się  najczęściej  pompy  

ślimakowe,  śmigłowe,  helikoidalne  i  śrubowe  

•  Pompownie  umieszcza  się  w  pobliżu  przepustu  

wałowego  którym  woda  odpływa  grawitacyjnie  z  zawala  

do  rzeki  w  okresie  niskich  jej  stanów  

Pompownia  bezprzewodowa  o  układzie  

blokowym  do  odwadniania  zawala  

22.11.11

19

Pompownia  lewarowa  (monoblok)  do  

odwadniania  zawala  

Pompownie  podziemnych  wód  drenażowych  

Pompownia z pompami o wale pionowym (diagonalna)

Pompownia z pompami
zatapialnymi

22.11.11

20

Pompownie  wód  drenażowych  zespolonych  ze  

studnią  zbiorczą  

Pompy wirowe o
pionowej osi obrotu

Pompy wirowe o
poziomej osi obrotu

Zasady  projektowania  studni  zbiorczej  

pompowni  drenażowej  

•  Studnia  zbiorcza  spełnia  następujące  zadania:  

–  umożliwia  automatyczne  sterowanie  pracą  pomp  (w  funkcji  

wypełnienia)  

–  chroni  drenaż  przed  okresowym  podtapianiem  podczas  postoju  pomp  

–  chroni  przed  uderzeniami  hydraulicznymi  w  czasie  włączania  i  

wyłączania  pomp  

–  chroni  przed  niszczącym  działaniem  piasku  

•  W  studni  zbiorczej  zlokalizowane  są:  

–  rury  spadowe  lewarów  

–  rury  ssawne  pomp  

–  pompy  

–  zasuwy  i  pozostała  armatura  sterująca  

–  czujniki  poziomu  

–  wodomierze  

22.11.11

21

Zasady  projektowania  studni  zbiorczej  

pompowni  drenażowej  

•  Objętość  wody  V

s

 konieczna  do  sterowania  pompowni  zależy  

od  wydajności  pompy  i  czasu  trwania  t  cyklu  pracy  

•  Objętość  użyteczna  V

u

 studni  powinna  odpowiadać  ilości  

wody  jaką  może  wypompować  jedna  z  zainstalowanych  

pomp  w  przeciągu  5  min  

•  Najwyższy  poziom  zwierciadła  wody  powinien  znajdować  się  

poniżej  dna  przewodów  doprowadzających  grawitacyjnie  

wody  drenażowe  

•  Dno  studni  umieszcza  się  na  głębokości  2.0  ÷  3.0  m  pod  

najniższym  poziomem  wody  tak  aby  można  pod  nim  zmieścić  

kosz  ssawny  pompy,  wylot  lewara  i  zachować  rezerwę  (min.  

1.0  m)  na  wypadek  kolmatacji  filtrów  i  konieczności  

wytworzenia  większej  depresji  wewnątrz  studzien  

odwadniających  

Zasady  projektowania  studni  zbiorczej  

pompowni  drenażowej  

•  Wymiary  rzutu  poziomego  wnętrza  studni  

wynikają  z  przyjętej  objętości  V

s

 i  wysokości  t

s

 

warstwy  sterującej  

•  Maksymalna  wydajność  pomp  Q

pmax  

powinna  

być  większa  od  obliczonego  maksymalnego  

dopływu  wód  drenażowych  Q

dmax  

22.11.11

22

Zasady  projektowania  studni  zbiorczej  

pompowni  drenażowej  

•  Objętość  warstwy  sterującej  pracą  pompy  

obliczamy  ze  wzoru:  

t  –  czas  trwania  cyklu  pracy  pompy,  min  
Ponieważ  t  =  60/i  –  czas  t  jest  odwrotnie  

proporcjonalny  do  częstotliwości  „i”  włączeń  

silnika  pompy  w  ciągu  godziny:  

4

psr

s

tQ

V =

15

psr

s

Q

V

i

=

Zasady  projektowania  studni  zbiorczej  

pompowni  drenażowej  

•  W  pompowniach  melioracyjnych  przyjmuje  się  i  

w  granicach  od  2  do  6  (w  zależności  od  mocy  

silnika  pompy)  

•  Średnią  wydajność  pompowni  Q

psr

 wyznaczamy  

ze  wzoru:  

max

min

2

p

p

psr

Q

Q

Q

+

=

22.11.11

23

Schemat  obliczeniowy  studni  zbiorczej  

pompowni  z  pompami  wirowymi  

Pompownie  melioracyjne  

Wykres współpracy 3 pomp wirowych połączonych
równolegle

22.11.11

24

Przejście  szczelne  rurociągu  przez  ścianę  

pompowni  

bez osłony z pośrednim
kołnierzem uszczelniającym

z osłoną i ruchomym
kołnierzem

z osłoną i kołnierzem stałym

z osłoną, uszczelnieniem
dławicowym i kompensacją
falistą